|
Inwentaryzacja zdarzeń drogowych z wykorzystaniem techniki DGPS/RTK
Stanisław Oszczak
Tomasz Templin
Katedra Geodezji Satelitarnej i Nawigacji
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Bezpieczeństwo ruchu drogowego dotyczy bezpośrednio każdego człowieka. Będąc codziennie czynnym uczestnikiem ruchu drogowego jesteśmy bezpośrednio zainteresowani wysokim poziomem bezpieczeństwa na drogach. Wyniki prowadzonych od wielu lat badań wskazują, że Polska jest krajem, który ma bardzo wiele do zrobienia w zakresie bezpieczeństwa ruchu drogowego. Jesteśmy krajem z wyjątkowo wysoką liczbą ofiar śmiertelnych wśród uczestników wypadków drogowych.
Narzędziem dającym możliwość poprawy stanu bezpieczeństwa na drogach stają się nowoczesne systemy zarządzania bezpieczeństwem ruchu drogowego. Podstawowym zadaniem tych systemów jest realizacja procesu, którego celem nadrzędnym jest redukcja liczby i ciężkości wypadków drogowych. Dotychczas funkcjonujące systemy zbierania i analizowania danych o zdarzeniach drogowych umożliwiały jedynie realizację zadania gromadzenia danych, dostarczając informacji opisowej o strukturze zdarzeń drogowych. Szybki postęp technologiczny w dziedzinie przesyłania i zarządzania informacją oraz upowszechnianie się Globalnego Systemu Pozycjonowania (GPS) daje możliwość uproszczenia i unowocześnienia obecnie stosowanych procedur. Wprowadzenie do systemu informacji dotyczącej lokalizacji (pozycji zdarzenia), z wymaganą przez inżynierów drogowych dokładnością, pozwoli na wszechstronną analizę przyczyn zdarzeń oraz podjęcie działań wspomagających proces podejmowania decyzji planistycznych.
Dotychczas podstawowym źródłem danych o zdarzeniach drogowych były policyjne zbiory danych o wypadkach i kolizjach drogowych, gromadzone w systemie SEWIK (System Ewidencji Wypadków i Kolizji). Główny mankament dostępnych danych stanowiła mało dokładna lokalizacja zdarzeń drogowych. Na podstawie przeprowadzonych analiz szacuje się, że bardzo niedokładną lokalizację posiada średnio 30-70% zdarzeń drogowych na obszarze poszczególnych województw.
Na terenie województwa pomorskiego zespół Katedry Geodezji Satelitarnej i Nawigacji przeprowadził szereg badań zmierzających do wykorzystania technologii satelitarnego pozycjonowania dla potrzeb systemu monitorowania zdarzeń drogowych. Czynności pomiarowe zostały dostosowane do policyjnej procedury obsługi miejsca zdarzenia. Wyposażono jednostki policyjne w 7 zestawów pomiarowych, które każdego dnia wspomagają ich pracę.

Precyzyjna lokalizacja zdarzeń z wykorzystaniem technologii DGPS/GPRS.
W obszarze zabudowanym występują istotne ograniczenia wykorzystania technologii satelitarnej związane z gęstą, wysoką zabudową stanowiącą istotną przeszkodę dla sygnału satelitów GPS. Prowadzi to do obniżenia uzyskiwanych dokładności i znacznie utrudnia wykonanie szybkiego, dokładnego pomiaru pozycji.
Lokalizacja zdarzeń drogowych oparta została o sygnał z sieci permanentnych stacji referencyjnych DGPS/RTK powstających na obszarze całego kraju. Stanowiące źródło korekcji DGPS dla wykorzystywanych w terenie mobilnych zestawów pomiarowych GPS, zapewniają wymagany przez inżynierów drogowych poziom dokładności oraz wiarygodność uzyskanych wyników. Przyjęte rozwiązanie techniczne pozwala na pracę dowolnej liczby odbiorników w tym samym czasie. Zastosowanie serwera poprawek różnicowych DGPS powoduje, że po włączeniu do odbiornika przesyłane są w zależności od wybranej konfiguracji, korekcje z najbliżej położonej lub wybranej stacji referencyjnej.
Postawiony cel wymagający lokalizacji zdarzeń na dużym, często zróżnicowanym pod względem urbanistycznym obszarze wymaga użycia niezawodnej bezprzewodowej technologii transmisji danych. Do realizacji powyższego zadania wykorzystano technologię pakietowej transmisji danych GPRS (ang. General Packet Radio Service).
Przenośny zestaw pomiarowy
Stworzenie przenośnego, odpornego na wstrząsy i łatwego w obsłudze zestawu pomiarowego jest warunkiem koniecznym prawidłowego stosowania go przez jednostki policyjne do pomiaru zdarzeń drogowych. Intuicyjne, niewymagające interwencji użytkownika rozwiązanie pozwala na uzyskanie wymaganej dla systemu metrowej dokładności lokalizacji zdarzeń drogowych w dowolnym miejscu.
Ustalenie zakresu i sposobu zastosowania tanich odbiorników GPS do ewidencji zdarzeń nastąpiło poprzez wykonanie wszechstronnych badań dostępnych odbiorników satelitarnych w zakresie spełnienia przez nie podstawowych parametrów nawigacyjnych, takich jak: dokładność, dostępność, ciągłość oraz wiarygodność. Szczególną uwagę zwrócono na cechy użytkowe odbiornika takie jak: prostota obsługi, odporność na wstrząsy, duży czytelny wyświetlacz, wbudowana mapa, możliwość wykorzystania dodatkowych akcesoriów. Uwzględnienie wymienionych elementów zapewnia ich prawidłowe, bezawaryjne funkcjonowanie oraz bezproblemową obsługę przez użytkowników systemu.
Wykonane przy współpracy telefonii komórkowej PLUS GSM badania związane z zastosowaniem technologii GPRS do transmisji poprawek DGPS/RTK ze stacji referencyjnej pozwoliły na stworzenie przenośnego zestawu pomiarowego. Gotowy do pracy zestaw pomiarowy składa się z: odbiornika Garmin eTrex Legend z wbudowaną mapą województwa, terminala GPRS, anteny, baterii o podwyższonym czasie pracy, ładowarki.
Ocena dokładności ustalania pozycji przy użyciu GPS
Prowadzone doświadczenia obejmowały pomiar pozycji zdarzenia z wykorzystaniem odbiornika GPS w trybie autonomicznym oraz w trybie różnicowym (DGPS) z transmisją poprawek za pomocą pakietowej transmisji danych GPRS. Dokładności lokalizacji zdarzeń drogowych z wykorzystaniem systemu GPS w trybie autonomicznym przedstawione zostały na poniższym diagramie.
Przykładowe dokładności pomiaru DGPS/GPRS z zastosowaniem odbiornika Garmin przedstawiono poniżej dla wybranych punktów na terenie miasta Żukowa. Pozycja punktu pomierzona została z wykorzystaniem poprawek przesyłanych za pomocą transmisji GPRS ze stacji referencyjnej w Gdańsku. Średni błąd x, y wyznaczenia pozycji DGPS odbiornika Garmin wyniósł Mpxy=2,08 m
Podsumowanie
Z przeprowadzonej analizy wykonanych w pierwszym etapie tworzenia systemu lokalizacji zdarzeń drogowych z wykorzystaniem pomiarów GPS, prowadzonych w trybie autonomicznym wynika, że 95% zlokalizowanych zdarzeń osiąga dokładność do 30m, a nieco ponad 16% dokładność do 1m. Uzyskane wyniki pokazują wyraźnie różnicę w jakości danych w porównaniu z dokładnościami uzyskiwanymi przy użyciu standardowo używanych systemów: kilometrażowego oraz adresowego na terenie miast. Wprowadzenie pomiarów w trybie różnicowym DGPS dodatkowo zwiększyła uzyskiwane dokładności oraz podniosło wiarygodność wyników. Zwiększyła się także możliwość szybszego i bardziej precyzyjnego dotarcia służb ratowniczych do miejsca zdarzenia drogowego.
Obecnie prowadzone są dalsze prace związane z wykorzystaniem dynamicznych metod satelitarnego pozycjonowania, bezprzewodowych systemów transmisji danych oraz automatyzacji procesu pozyskiwania danych o lokalizacji zdarzeń drogowych.
|